#23. La Cola de la Magnetosfera
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En contraste con el lado diurno de la magnetosfera, comprimido y confinado por
el viento solar, el lado nocturno está estirado en una larga "cola
magnética". Esta parte de la magnetosfera es muy dinámica, en ella tienen
lugar grandes cambios, y donde a menudo los iones y electrones están energizados.
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| Viento solar cerca de la Tierra | 6 iones/cm3 |
| Lado diurno de la magnetosfera exterior | 1 ion/cm3 |
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"Lámina de plasma" que separa los lóbulos de la cola | 0.3 -- 0.5 iones/cm3 |
| Lóbulos de la cola | 0.01 ion/cm3 |
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En la magnetosfera nos hemos encontrado con dos sistemas de corrientes
eléctricas, la corriente de anillo transportada por el plasma atrapado y
la corriente de la magnetopausa que confina la magnetosfera en el
interior de una cavidad del viento solar, es una corriente que fluye sobre la
superficie de esa cavidad. Un tercer sistema es la corriente que atraviesa la
cola, que fluye a través del plasma desde el amanecer al anochecer (ver
dibujo).
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| Es fácil ver que la cola debe contener corrientes adicionales para alargar los lóbulos de la cola añadiendo un campo magnético a la magnetosfera. Cualquier campo magnético en el espacio necesita una corriente eléctrica que lo produzca y se puede considerar que la corriente que atraviesa la cola sea la causa de los lóbulos de esta. Al igual que cada corriente eléctrica estable, también debe establecer un circuito cerrado y el cierre sucede en las dos ramas que siguen a la magnetopausa alrededor de la cola. |
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Debido al débil campo de la lámina de plasma, los iones y los electrones de la
lámina están constantemente agitados y algunos de ellos, especialmente los
electrones, se fugan continuamente por los extremos de sus líneas de campo
magnético. Cuando estos electrones se aproximan a la Tierra, la mayoría de
ellos rebotan gracias a la acción de la convergencia de las líneas de campo
(vea la sección sobre partículas
atrapadas ), pero algunos alcanzan la atmósfera y se pierden, produciendo
durante este proceso una aurora difusa. Generalmente la vista no
puede ver extenderse este resplandor, pero las cámaras de los satélites
lo hacen muy bien, mostrando un "anillo de fuego" rodeando la mayor
parte del tiempo los casquetes solares, de forma parecida a la foto.
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La aurora difusa fue descubierta en 1972 por el vehículo espacial canadiense ISIS 2,
y se expande y contrae cuando los lóbulos de la cola se hinchan o se contraen
debido a las variaciones en el viento solar y en su campo magnético. Fue ampliamente
observado, entre otras, por la misión US Dynamics Explorer (1981-7) y más
recientemente por los satélites suecos Viking (1986) y Freja (1992) y
actualmente por el observatorio ISTP sobre el "Polar"
.
La teoría de la reconexión de James Dungey sugiere un tipo de respuesta. Recuerde (en la sección sobre la magnetopausa) que en un plasma ideal, los iones y electrones que comparten una línea de campo se mueven juntos y continúan compartiéndola siempre ("como las cuentas de un collar"). Dungey proporcionó una excepción a esta regla, que es la de que cuando el plasma fluye a través de un "punto neutro" o "línea neutra", en el cual la fuerza magnética sea cero, los plasmas a ambos lados de ese punto se pueden separar y pueden "reconectarse" a líneas de campo diferentes.
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| Dungey sugirió que tal punto neutro existía en el frente de la magnetopausa (marcado con la N en el dibujo). Propuso que las líneas de campo interplanetarias (con su plasma) se enlazaban aquí con las terrestres, formando líneas compuestas como la marcada con el "3" en el dibujo. |
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Esa línea incluye una curva cerrada: la mayoría del plasma sobre la sección
más allá de la curva es interplanetario, la mayor parte del de la sección
más cercana a la Tierra es terrestre. Sin embargo, ambos plasmas se mueven
conjuntamente, compartiendo la misma línea y mezclándose lentamente. Un momento después, esa línea se habrá movido hacia la derecha, a la posición de la línea "4", luego a la posición "5", y luego, quizá media hora más tarde, se volverá a invertir el proceso de reconexión en algún lugar aguas abajo de la Tierra, en un punto o línea neutra cerca del número "6". Las partes interplanetarias se juntan de nuevo y fluyen lejos, y también se reúnen las mitades terrestres. Despreciando las pérdidas en los puntos de los límites, como la curva cerrada en la línea "3" ( y pasando por alto algo importante, aun no completamente entendido, de la física del plasma), comprendemos que el proceso anterior puede transportar hasta la distante cola, plasma cercano al mediodía, al principio en la parte de la Tierra de la curva de la línea "3". Dungey propuso que entonces el plasma fluiría de nuevo hacia la Tierra, por la lámina de plasma.
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Esto crearía una circulación constante de plasma en la magnetosfera y
también proporcionaría nuevos iones y electrones a la lámina de plasma,
desde la proximidad de "6". El proceso, llamado frecuentemente "convección",
nombre usado para denominar a los flujos circulantes producidos por el calor,
como por ejemplo el flujo del agua en una cazuela calentada (dibujo).
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En este punto deberemos observar de nuevo las propiedades de la línea
compartida. Si todas las partículas de una línea de campo se mueven conjuntamente, cuando el plasma de la cola se conduce hacia la Tierra, las partículas sobre las mismas líneas de campo, pero encima de la atmósfera se deberán mantener con ellas. Los flujos de plasma en esa región, consecuentes con la predicción de Dungey, han sido observados realmente por antenas de exploración y por "instrumentos de dirección" abordo de satélites cercanos a la Tierra, en órbitas que cruzan las regiones polares a baja altitud. También se ha medido el campo eléctrico asociado con ellas y por esta razón, la mayoría de científicos apoyan ahora la idea del plasma en circulación. Sin embargo, en la propia cola, ha sido difícil confirmar el flujo hacia la Tierra, aparenta ser más bien errático, penetrando a golpes y estallidos, especialmente durante las subtormentas magnéticas. Es difícil de precisar el distante punto neutro "6" usando solo satélites aislados, y los otros procesos del plasma pueden también jugar un papel rompiendo las líneas temporales entre las líneas de campo terrestres (con su plasma) y el espacio interplanetario. Las observaciones del "Geotail" sugieren que esta separación ocurre a unos 70-100 RE en el lado nocturno.
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Próxima Etapa: #24. Subtormentas
Author and Curator: Dr. David P. Stern Last updated 20 February 2000, traducir 8 May 2001
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